Thermally-Assisted Spin-Transfer Torque Magnetization Reversal in Uniaxial Nanomagnets
我们模拟的随机朗道-Lifshitz-吉尔伯特（LLG）的单轴纳米磁体的动态到亚毫秒的时间尺度，使用基于图形处理单元的微磁代码，并确定热辅助反转动力学的自旋电流和单轴各向异性轴之间的几何倾斜的效果。逐渐接近开关时间（$I\rightarrow 0$，$<τ>\propto\exp(-ξ(1-I)^2)$）的渐近行为，表明弹道和热辅助自旋转移反转之间的广泛交叉制度。有趣的是，平均开关时间被证明是几乎独立的自旋电流和磁体的单轴轴之间的角度。这些结果具有重要的意义，建模的自旋转移磁性随机存取存储器位单元的热辅助磁化反转的能量。
2012-05-29 cond-mat.mes-hall
Experimental demonstration of complete 180 degree reversal of magnetization in isolated Co-nanomagnets on a PMN-PT substrate with voltage generated strain
用电压产生的应力/应变旋转形状各向异性磁致伸缩纳米磁体的磁化比大多数其他磁化旋转方案消耗少得多的能量，但是其在非易失性磁存储器中写入位的应用受到应力/应变基本上不能将磁化旋转完整180度的阻碍。通常，应力/应变可以使形状各向异性的椭圆形纳米磁体的磁化旋转仅高达90度，导致不完全的磁化反转。最近，我们预测，沿着与椭圆形纳米磁体的长轴或短轴不共线的两个不同轴顺序施加单轴应力将使磁化旋转整整180度。在这里，我们在室温下在椭圆形Co纳米磁体（在压电衬底上制造）中演示了这种完整的180度旋转。这两个应力通过顺序地向放置在衬底上的两对短路电极施加电压来产生，使得连接一对中的电极的中心的线以约+30度与纳米磁体的主轴相交，并且连接另一对中的电极的中心的线以约-30度相交。已经进行了有限元分析，以确定当一对或两对电极被激活时纳米磁体下方的应力分布，并且这已经近似地并入磁化动力学的微磁模拟中，以确认所产生的应力可以产生所观察到的磁化旋转。这一结果预示着一种极其节能的非易失性“应变”存储器技术，该技术基于在具有电产生应力的纳米磁体中写入位。
2016-12-31 cond-mat.mes-hall
Complex field reversal dynamics in nanomagnetic systems
本文采用Glauber平均场模型研究纳米磁体系统在外部磁场下的反转动力学，发现一维链和树形结构可解析表达并产生谐波谱，二维和三维则形成依赖场强和相互作用调谐的分形反转簇。
2023-02-09 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Deterministic and stochastic aspects of current-induced magnetization reversal in perpendicular nanomagnets
本文通过唯象模型和实验测量，研究垂直纳米磁体中自旋轨道矩诱导翻转的孕育与转变时间，揭示温度介导的相关性，并用对数正态和伽马分布分别描述由单一成核势垒与多个钉扎位点导致的随机变异性。
2024-01-11 cond-mat.mes-hall
Optimal protocol for spin-orbit torque switching of a perpendicular nanomagnet
它表明，通过最优控制理论的能量成本的自旋-轨道转矩诱导反转的纳米磁体与垂直各向异性可以大大减少通过适当的成形的电流脉冲的两个面内组件。的时间依赖性的最佳开关脉冲，最大限度地减少与焦耳加热相关的能量成本的解析推导出所需的反转时间和材料特性。得到了在开关速度和能量效率之间提供折衷的最佳反转时间。一个甜蜜点之间的平衡的类场和阻尼类组件的自旋轨道扭矩被发现，它允许一个特别有效的开关由下啁啾旋转电流脉冲的持续时间不需要被精确地调整。
2022-03-02 cond-mat.mes-hall
Comment on 'Pulsed field studies of the magnetization reversal in molecular nanomagnets'
在最近的论文cond-mat/0404041中，J. Vanacken等人报道了在扫描速率高达4000 T/s的脉冲磁场中Mn 12-ac分子纳米磁体晶体的实验研究。观察到磁化曲线中的台阶。用集体偶极弛豫解释了这些数据。我们在这里给出一个替代的解释，是基于缺陷分子（更快的放松物种）引发的热雪崩。这些物种总是存在于Mn 12-ac分子纳米磁体中。我们提出了一个简单的方法来测试这种解释。请注意，我们并不怀疑自旋-自旋相互作用所产生的集体效应的可能性。
2004-05-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Tailoring spin wave channels in a reconfigurable artificial spin ice
人工自旋冰是一种几何排列的相互作用的纳米磁体，在实现可重构磁子晶体方面具有很大的潜力。这种系统允许在纳米尺度上操纵自旋波，并将其用作信息载体。然而，目前实现基于人工自旋冰的磁振子晶体存在两个普遍的障碍：人工自旋冰的磁状态难以重新配置，并且纳米岛之间的静磁相互作用通常很弱，从而防止模式耦合。我们证明，使用微磁建模，耦合弱相互作用的纳米磁体制成的可重构人工自旋冰的几何形状的软磁底层创建一个复杂系统表现出动态耦合模式。这些产生的自旋波通道在底层中定义明确的频率，基于人工自旋冰磁状态，可以重新配置。这些发现为实现可重构磁振子晶体打开了大门，磁振子晶体具有在基于磁振子的逻辑架构中用于数据传输和处理的潜在应用。
2020-04-06 cond-mat.mes-hall
Thermally activated magnetization reversal in a FeCoB nanomagnet. High-precision measurement method of coercive field, delta, retention time and size of nucleation domain
利用Néel模型研究了FeCoB纳米磁体的热激活磁化翻转特性。提出了一种高精度测量矫顽场、保留时间、Δ和开关成核畴尺寸的方法，并使用霍尔探针装置进行了实验验证。该方法具有测量精度高、重复性好、可靠性高等特点。研究了热激活磁化开关参数与栅压和偏置电流的关系。
2020-02-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
A Probability-Density Function Approach to Capture the Stochastic Dynamics of the Nanomagnet and Impact on Circuit Performance
在本文中，我们系统地评估的变化，由纵向自旋电流驱动的纳米磁体的反转延迟，而在热噪声的影响下。然后，我们使用的结果来评估的全自旋逻辑（ASL）电路的性能。首先，我们回顾和扩展以前发表的随机纳米磁体开关的分析模型的物理。以前建立的模型的限制进行了定义，它表明，这些模型是有效的纳米磁体反转时间< 200 ps。其次，从以前的模型中获得的见解，使我们能够表示的概率密度函数（PDF）的纳米磁体开关延迟使用的双指数函数的弗雷歇分布。单个纳米磁体的PDF扩展到更复杂的纳米磁体电路配置。结果表明，由纳米磁体排列在并联配置所引起的延迟变化的惩罚是相形见绌的平均延迟增加纳米磁体排列在串联配置。最后，我们展示了器件级性能变化对电路行为的影响，使用ASL逻辑门。虽然本文中提出的分析使用ASL与门作为自旋域中的原型开关电路，但物理概念是通用的，并且可以扩展到任何复杂的基于自旋的电路。
2016-07-11 cond-mat.mes-hall
Averaged equation for energy diffusion on a graph reveals bifurcation diagram and thermally assisted reversal times in spin-torque driven nanomagnets
通过自旋极化电流驱动纳米磁体在磁电子学中提供了令人兴奋的前景，但磁体对这种电流的响应仍然知之甚少。我们表明，一个平均方程描述的能量扩散图捕捉这些系统的低阻尼动态。从这个方程中，我们得到的磁铁的分岔图，包括临界电流诱导稳定的旋进状态和磁化翻转，以及在Kramers的标准反应速率理论不再有效的情况下，热辅助磁化反转的平均时间。这些结果与实验观测相吻合，并为具有反转时间有效能垒的Néel-Brown型公式提供了理论基础。
2022-01-19 cond-mat.mes-hall math.DS
Thermal Stability of the Magnetization in Perpendicularly Magnetized Thin Film Nanomagnets
当设计垂直磁化的图案化介质和磁性随机存取存储器时，理解具有垂直磁各向异性（PMA）的薄膜纳米磁体对抗热致磁化反转的稳定性是重要的。磁化反转率的前导顺序依赖性由系统需要克服以进行反转的能量势垒决定。在本文中，我们研究这些系统的反转动力学和计算相关的障碍，使用弦方法的E，范登-艾金登，任。我们发现反转往往是空间不相干的，也就是说，而不是磁化翻转作为一个刚性的单位，反转收益，而不是通过一个孤立的畴壁扫过系统。我们发现，对于正方形纳米磁性元件的能量势垒随元件尺寸增加到一个临界长度尺度，超过该尺度的能量势垒是恒定的。对于圆形元素，能量势垒继续无限地增加，尽管超过临界尺寸时会更慢。在这两种情况下的能量势垒小于预期的相干磁化反转。
2012-08-26 cond-mat.mes-hall physics.comp-ph
Current-Controlled Nanomagnetic Writing for Reconfigurable Magnonic Crystals
强相互作用的纳米磁性阵列在不断增长的技术套件中至关重要。这些阵列跨越神经形态计算、对超导涡旋的控制和可重新配置的磁振子，其实用性和吸引力在于它们广泛的不同、稳定的磁化状态。不同的状态表现出不同的功能行为，使得精确的、可重构的状态控制成为此类系统的重要基石。然而，很少有现有的方法可以反转任意的阵列元件，甚至更少的方法可以在电气控制下这样做，这对器件集成至关重要。我们展示了通过电流驱动相邻纳米线中的横向畴壁运动的铁磁纳米岛的选择性，可重构的磁性反转。反转技术在全电控制下操作，不依赖于外部磁场，使其非常适合于跨磁振子、自旋电子和神经形态逻辑架构的主机的器件集成。在这里，利用反转技术来实现两个完全固态的可重构的磁振子晶体，提供磁振子门控、滤波、晶体管式开关和峰移，而不依赖于全局磁场。
2020-04-30 cond-mat.mes-hall
Parametric mechanism of the magnetization reversal as a low-power recording mechanism for MRAM. Measurement of spin-accumulation-induced in-plane magnetic field in a FeB nanomagnet
该研究提出参数力矩作为MRAM的低功耗记录机制，通过实验测量FeB纳米磁体中自旋积累诱导的面内磁场（25 mA/μm²时约40高斯），并解析计算验证其可实现低电流磁化反转，助力MRAM高效运行。
2025-04-15 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Thermally-Assisted Spin-Transfer Torque Magnetization Reversal of Uniaxial Nanomagnets in Energy Space
通过研究单轴巨自旋的扩散能空间动力学，解析地研究了在自旋力矩和热噪声共同作用下，单轴巨自旋的开关时间随电流变化的渐近行为.的缩放依赖性（$I\rightarrow 0$，$<τ\propto\exp(-ξ(1-I)^2)$）证实了最近的文献结果。分析表明，平均开关时间是功能独立的自旋电流和磁体的单轴轴之间的角度。这些结果具有重要的意义，建模的自旋转移磁性随机存取存储器位单元的热辅助磁化反转的能量。
2013-08-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Surface-induced reduction of the switching field in nanomagnets
通过数值求解耦合（阻尼）Landau-Lifshitz方程组，研究了在直流磁场和射频磁场作用下多自旋纳米磁体的磁化反转.它表明，自旋失调引起的表面各向异性有利于开关与直流磁场弱于斯通-Wohlfarth开关场，最佳的强度和频率的射频场。
2022-05-27 cond-mat.mes-hall
Quantitative Decoding of Interactions in Tunable Nanomagnet Arrays Using First Order Reversal Curves
要充分理解纳米磁体阵列中的相互作用是一个持续的挑战，严重影响其技术接受度。利用一阶反转曲线（FORC）技术对钴纳米椭圆阵列中的相互作用进行了实验、数值和解析研究。平均场分析揭示了产生所有观测到的特征的物理机制：低H $_c$端的非相互作用的FORC脊偏离局部极化率H $_c$轴;高H $_c$端的FORC脊伸展而不偏离H $_c$轴;以及形成与低H $_c$端脊相连的倾斜边缘。从平坦的到高斯的曲率分布的变化产生了一个负的特征，弯曲了脊，并加宽了边缘。最后，最近邻相互作用段的FORC-ridge。这些结果表明，FORC方法提供了一个全面的框架，定性和定量解码纳米磁体阵列中的相互作用。
2014-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Effect of resistance feedback on spin torque-induced switching of nanomagnets
在大磁阻器件中，自旋力矩引起的电阻变化可以产生GHz的电流和电压振荡，这可以影响磁化反转。此外，大电阻器件中的电容分流可以进一步减小电流，从而不利地影响自旋扭矩切换。在这里，我们同时解决的Landau-Lifshitz-Gilbert方程的自旋力矩和传输线电报员的方程研究的自旋阀和磁性隧道结的磁化反转的电阻反馈和电容的影响。虽然对于自旋阀，由于自旋力矩的饱和，平行（P）到反平行（AP）的切换受到电阻反馈的不利影响，但在低电阻磁性隧道结中，P-AP切换被增强。我们研究了电阻反馈对MTJ的开关时间的影响，并表明磁化开关只受pF范围内的电容分流的影响。
2009-05-15 cond-mat.mes-hall
Experimental demonstration of acoustic wave induced magnetization switching of dipole coupled magnetostrictive nanomagnets for ultralow power computing
我们报告纳米磁开关声波（AW）发射的叉指电极，调制的应力各向异性的椭圆形钴纳米磁致伸缩磁体（340 nm × 270 nm × 12 nm）划定的128度Y切割锂的钛酸盐。偶极耦合的纳米磁体对处于单畴状态，并且最初沿着椭圆的长轴磁化，其中它们的磁化彼此平行。具有较低形状各向异性的纳米磁体的磁化在声波传播时发生逆转。此后，这些纳米磁体的磁化保持在反转状态，并表现出非易失性。这将执行“NOT”操作。声波在偶极耦合纳米磁体中引起的磁状态反转的这种证明实现了“非”门操作，这可能导致开发极其节能的纳米磁性逻辑。此外，由于不存在与纳米磁体的单独接触，制造复杂性大大降低，导致较低的能量耗散
2016-06-03 cond-mat.mes-hall
Voltage controlled core reversal of fixed magnetic skyrmions without a magnetic field
使用微磁学模拟，我们证明了核心反转的一个固定的磁skyrmion调制的垂直磁各向异性的纳米磁体与电场。通过垂直磁各向异性的顺序增加和减少，我们可以在两个Skyrmion态和两个铁磁态之间可逆地切换，即具有指向下/上的核心磁化和指向上/下的外围磁化的Skyrmion态和具有指向上/下的磁化的铁磁态。这些状态之间的切换被解释为对应于这些稳定状态中的每一个的自旋织构最小化磁各向异性、退磁、Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya interaction）和交换能的总和的事实。这可能导致在不使用磁场并且不使用电流移动skyrmions的情况下利用固定skyrmions实现的节能纳米磁性存储器和逻辑器件的可能性。
2016-03-02 cond-mat.mes-hall
On the micromagnetic behavior of dipolar-coupled nanomagnets in defective square artificial spin ice systems
我们在这里报告的结果，微磁模拟的方形人工自旋冰（ASI）系统的缺陷。缺陷是由纳米磁体在顶点处的错位引入的。在这些亏损系统中，我们能够通过施加一个小的外场来稳定涌现的类抛物态。我们观察到系统的偶极能量的变化与不同的失调角。产生出射单极子的场随系统的偶极能量线性变化。我们的研究结果清楚地表明，ASI系统的磁化反转是错综复杂的缺陷和偶极相互作用的相互作用。
2019-09-10 cond-mat.mes-hall
Angular Dependent Magnetization Dynamics with Mirror-symmetric Excitations in Artificial Quasicrystalline Nanomagnet Lattices
我们报道了非周期准晶磁晶格的角度相关自旋波光谱，即，Ammann、Penrose P2和P3晶格由互连的Ni $_{80}$ Fe $_{20}$纳米棒的大阵列制成。自旋波光谱中获得的近饱和状态包含不同的组的共振特性的角度依赖性所施加的面内磁场。微磁模拟使我们能够将检测到的共振归因于具有特定镜像对称性的模式分布。在反转制度的光谱显示系统的出现和消失的自旋波模式，表明可重编程的磁振子特性。
2018-04-27 cond-mat.mes-hall
Selective and Fast Plasmon-Assisted Photo-Heating of Nanomagnets; A New Route for Opto-Activated Nanomagnetic Logic and Artificial Spin Systems
模拟Ising巨自旋的纳米磁性岛的热弛豫对于研究几何受挫的人工自旋系统和低能纳米磁性计算是不可或缺的。然而，目前使用的基于与热储层接触的加热方案缺乏在技术应用中实施所需的速度和空间选择性。应用一种混合的方法，通过将等离子体纳米加热器与磁性元件相结合，在这项工作中，我们建立了非接触式光学装置的纳米磁性阵列中的局部温度的鲁棒性和可靠性控制。等离子体辅助的光加热允许温度升高高达几百开尔文，这导致热激活的磁矩反转和磁矫顽场的显著降低。此外，细长等离子体激元元件的偏振相关吸收截面使得能够在亚纳秒时间尺度上进行亚晶格特定加热。使用光学自由度，即焦点位置，偏振，功率和脉冲长度，纳米磁体的热等离子体激元加热提供了其本身用于功能磁性超材料的灵活，快速，空间选择性和元素选择性热化。
2019-02-11 cond-mat.mes-hall
Noise-induced effects in magnetization reversal and chirality control of circular array of single-domained nanomagnets
利用Landau-Lifshits模型，研究了噪声对五个圆形磁性纳米颗粒组成的五边形阵列涡旋态高速重磁化过程的影响。计算了逆时针涡度和顺时针涡度反转的平均转换时间及其标准差。它已被证明，与反转的脉冲具有正弦形状，最佳的脉冲持续时间存在，它最小化的平均开关时间（MST）和标准偏差（SD）。此外，MST和SD都显著依赖于反向磁场与五边形边缘之间的角度，最佳角度大致为10度。此外，它表明，驱动场的角度，持续时间和幅度的优化导致MST和SD显着降低。特别地，对于所考虑的参数，MST可以从60 ns减小到2-3 ns。这种磁性纳米颗粒链可以有效地用作磁阻存储器的元件，并且在300 K的温度下，观察到该元件的稳定操作直到相当小的纳米颗粒尺寸（半径为20 nm）。
2010-12-13 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Tracking Temperature Dependent Relaxation Times of Individual Ferritin Nanomagnets with a Wide-band Quantum Spectrometer
我们展示了从低温到室温的整体和个人的磁性铁蛋白蛋白质的自旋动力学的跟踪使用的氮空位色心在金刚石作为磁传感器。我们采用不同的检测方案来探测铁蛋白纳米磁体对氮空位中心的纵向和横向弛豫的影响，这使得能够在从Hz到GHz的宽频率范围内进行磁传感。所观察到的光谱特征的温度依赖性可以很好地理解的铁蛋白的热诱导磁化反转，并使单铁蛋白分子的各向异性势垒的测定。
2014-06-02 cond-mat.mes-hall
3D Nanomagnetism in Low Density Interconnected Nanowire Networks
通过在聚碳酸酯膜上进行电沉积，在多个角度进行离子跟踪，已经在厘米级面积上实现了密度低至40 mg/cm^{3}的独立互连金属纳米线网络。互连的磁性纳米线网络进一步提供了一个令人兴奋的平台来探索三维纳米磁性，其中它们的结构，拓扑结构和挫折可以用作额外的自由度来定制材料特性。通过一阶反转曲线方法，揭示了钴网络中新的磁化反转机制，即从强退磁偶极相互作用到交叉点介导的畴壁钉扎和传播，最终到形状各向异性主导的磁化反转。这些发现为用于记忆、复杂计算和神经形态学的三维集成磁性设备开辟了新的可能性。
2020-12-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Spin-Transfer Torque Magnetization Reversal in Uniaxial Nanomagnets with Thermal Noise
我们考虑的一般Landau-Lifshitz-Gilbert（LLG）动力学理论的磁化开关率的薄膜单轴磁体受到自旋扭矩效应和热涨落（热噪声）。在讨论了各种动力学制度的切换现象，我们提出了分析结果的平均切换时间的行为。我们的方法，明确解决的第一个通道时间问题的基础上，允许一个简单的分析热辅助，低自旋扭矩，切换渐近的薄膜磁体。为了验证我们的理论，我们已经开发了一个有效的基于GPU的微磁代码来模拟随机LLG动态到毫秒的时间尺度。我们探讨了自旋电流和单轴各向异性轴之间的几何倾斜对热辅助动力学的影响。我们发现，即使在轴对称的情况下，开关时间可以在功能上描述的形式几乎相同的共线的情况下。我们进一步验证，渐近行为达到相当缓慢，从而量化的交叉制度的热噪声的作用，连接确定性的热辅助磁化反转。
2012-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnetic Avalanches in Molecular Nanomagnets
由于沿易磁化c轴施加的特定磁场共振值下的量子隧穿，原型分子磁体Mn 12-acetate的磁化强度在低温下表现出一系列尖锐的台阶。这种晶体的磁矩的突然反转也可以作为雪崩发生，其中自旋反转沿着以亚声速穿过样品的“爆燃”前沿进行。在这篇文章中，我们回顾了已经获得的点火温度和分子纳米磁体中的磁雪崩的传播速度的实验结果。拟合的数据与理论的磁爆燃产量总体定性协议。然而，数字上的差异表明，我们对这些雪崩的理解是不完整的。
2010-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anti-vortex state in cross-like nanomagnets
我们报告的结果，计算机微观模拟的反涡旋状态的非对称交叉状铁磁纳米结构和它们的实际实现。采用电子束光刻和离子刻蚀技术制备了具有1 mkm分支、100 nm分支宽度和40 nm厚度的钴十字阵列。十字架的每一个分支在一端是锥形的，在另一端是球状的。在这些纳米结构中的反涡旋磁性状态的稳定形成在磁化反转过程中，实验证明使用磁力显微镜。
2009-11-10 cond-mat.mes-hall
Reversal of nanomagnets by propagating magnons in ferrimagnetic yttrium iron garnet enabling nonvolatile magnon memory
本文提出利用钇铁石榴石自旋波总线中传播的磁振子，在纳瓦级功率下反转铁磁纳米条带阵列，实现角动量流的非易失性存储，为突破冯·诺依曼瓶颈的磁振子内存计算奠定基础。
2022-08-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Enhancing thermal stability of optimal magnetization reversal in nanoparticles
本研究针对微波场驱动纳米磁体磁化反转受热涨落破坏的问题，提出施加弱纵向磁场约束扰动动力学，从而抑制不稳定并提高高温下的开关概率。
2023-12-18 cond-mat.mes-hall
Manipulating Magnetization of a Nanomagnet by Surface Acoustic Waves: Spin-Rotation Mechanism
我们表明，嵌入在固体表面的纳米颗粒的磁矩可以切换由表面声波（SAW）在GHz的频率范围内通过一个通用的机制，不依赖于颗粒的结构和衬底的结构。它是基于表面声波引起的表面剪切变形在纳米颗粒坐标系中产生有效的交流磁场。磁化反转经由受控可变频率的表面声子的连续吸收而发生。我们推导出这个过程中的解析方程，并在实际参数范围内数值求解。
2016-01-26 cond-mat.mes-hall
Microwave-assisted switching of a nanomagnet: analytical determination of the optimal microwave field
我们分析确定的最佳微波场，允许作为一个macrospin建模的纳米磁体的磁化反转。这是通过最小化总注入能量来实现的。所得结果与最优控制理论数值计算结果吻合较好。对于阻尼参数的典型值，弱微波场足以通过谐振过程诱导切换。最佳场在任何时候都与磁化方向正交，并且在幅度和频率上都进行调制。解释了脉冲形状对外加场和阻尼参数的依赖关系。总的注入能量与初始状态和鞍点之间的能垒成正比，与阻尼参数成正比。这一结果可以作为一种手段，用于探测实际纳米粒子的阻尼参数。
2013-08-30 cond-mat.mes-hall
General scheme for stable single and multiatom nanomagnets according to symmetry selection rules
在低温下，信息可以存储在吸附原子的局部磁矩的方向。然而，电子和声子与纳米磁体的散射导致其状态具有不相干的经典动力学，并可能导致编码信息的快速丢失。最近，人们已经理解，这种散射服从某些选择规则，由于系统的对称性。通过分析表面的点群对称性，时间反演对称性和吸附原子有效自旋的大小，我们确定哪些纳米磁体配置是要避免的，哪些是有希望编码一个稳定的位。引入并开发了一种新的研究工具：准自旋量子数。通过这个工具，我们的结果很容易推广到一个广泛的类的二分团簇配置吸附原子耦合通过海森堡的相互作用。最后，为了与实验联系，进行了数值模拟，以显示这种稳定的配置如何响应典型的扫描隧道显微镜测量。
2017-03-27 cond-mat.mes-hall
The geometric phase of Z$_n$- and T-symmetric nanomagnets as a classification toolkit
我们导出了由点群对称性和时间反演对称性的唯一组合所产生的非平凡几何相位的一般形式。该相例如在磁性吸附原子吸附在非磁性C $_n$晶体表面上时出现，其中$n$表示主轴的折叠。本征态的能量序和相关的量子数完全由这个量决定。此外，该阶段允许方便地预测任何准备状态的保护机制，从而揭示大量实验并允许分类方案。由于其鲁棒性，该几何相位对于量子计算中的大量应用也具有很大的相关性，其中高度期望具有长弛豫时间的拓扑保护状态。
2017-02-07 cond-mat.mes-hall
Thermally-Activated Magnetic Reversal Induced by a Spin-Polarized Current
我们测量了由自旋极化电流驱动的纳米磁体中的磁反转的统计特性。类似于由磁场引起的反转，自旋转移驱动的反转在室温附近表现出越过有效势垒的热激活逃逸性质。然而，自旋转移效应产生的性质不同于所施加的磁场。我们讨论了有效电流与场的相图。如果电流和磁场被调整，使它们的作用彼此相反，磁体可以被驱动为超顺磁性。
2002-03-23 cond-mat.mes-hall
Magnon-assisted magnetization reversal of Ni81Fe19 nanostripes on Y3Fe5O12 with different interfaces
本研究在YIG上集成Py纳米条带，利用短波磁振子实现低场磁化反转，为磁振子信号的非易失性存储提供了新途径。
2023-12-22 cond-mat.mes-hall
Phonoemissive Spin Tunneling in Molecular Nanomagnets
提出了一种新的机制，如\Fe 8分子纳米磁体的磁化反转。在这个过程中，自旋从一个易磁化方向附近的最低态隧穿到相反易磁化方向附近的第一激发态，随后随着声子的发射而衰变到第二易磁化方向，或者它首先发射声子，然后隧穿到最终态。这种机制是可以想象的最简单的机制，它允许在存在纵向磁场的情况下磁化弛豫，该纵向磁场如此之大，以至于核自旋环境不能吸收能量守恒所需的能量。它被提出作为理解磁化重轴和Landau-Zener-Stückelberg实验的一种方式。计算了所需的费米黄金法则速率和自旋翻转速率，发现这些速率低了几个数量级。因此，在实验中磁弛豫的理解仍然是一个悬而未决的问题。
2011-10-15 cond-mat.mes-hall
Spin-Torque Ferromagnetic Resonance Measurements of Damping in Nanomagnets
利用微波频率自旋转移矩驱动的铁磁共振，在室温下测量了薄膜CoFeB和坡莫合金（Py）纳米磁体的磁阻尼参数α。我们得到的$α_{CoFeB} = 0.014 \pm 0.003$和$α_{Py}=0.010 \pm 0.002$，扩展薄膜的测量值相当，但显着小于以前确定的有效阻尼类似的纳米磁体适合大角度磁激发和磁反转的时域研究。大振幅纳米磁体动力学的较大阻尼归因于非均匀磁模式的非线性激励。
2007-03-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Current induced Spin Torque in a nanomagnet
在纳米磁体（其总自旋S< 1000）中，非常小的极化电流可以导致磁反转。在相同的基础上处理的纳米磁体的传输和磁性连接到磁性引线通过隧道势垒，我们推导出一个封闭的磁化强度的时间演化方程。库仑阻塞现象和磁性之间的相互作用为电流感应自旋力矩提供了一些额外的结构。除了稳定均匀的自旋波的可能性，我们发现，该系统是高度滞后的：多达三个不同的磁状态可以同时稳定在一个区域的参数（磁场和偏置电压）空间。
2005-04-26 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Modulation of Magnetic Anisotropy and Spin-Orbit Interaction by Electrical Current in FeCoB Nanomagnets
本研究提出测量纳米磁体中电流调制磁各向异性与自旋轨道相互作用的新方法，识别出平方电流（源于自旋霍尔效应）和线性电流（源于霍尔效应）两种贡献，前者在多层结构中显著增强，可实现高效数据记录，为MRAM优化提供新途径。
2024-11-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Interaction of a Nanomagnet with a Weak Superconducting Link
研究了纳米磁体与弱超导链的电磁相互作用。两个系统的耦合动力学方程推导和数值研究。我们表明，一个小的磁铁在附近的一个薄弱环节的存在下，可以检测到通过Shapiro样的步骤所造成的进动的磁矩。尽管由弱连接产生非常弱的磁场，但是施加到连接的时间依赖性偏置电压可以引发纳米磁体的非线性动力学，这导致其磁矩的反转。我们还考虑了一个量子问题，其中一个纳米磁体与一个弱连接的相互作用被视为一个两态自旋系统，由于量子隧穿之间的自旋向上和自旋向下的状态。
2010-07-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Magnetization relaxation of interacting chains of nanomagnets
Normandie Université, UNIROUEN, INSA Rouen, CNRS, Groupe de Physique des Matériaux (UMR-6634)（诺曼底大学，鲁昂大学，鲁昂国立应用科学学院，法国国家科学研究中心，材料物理小组）；Laboratoire PROMES CNRS (UPR-8521) & Université de Perpignan Via Domitia（法国国家科学研究中心PROMES实验室（UPR-8521）& 佩皮尼昂维达多米蒂亚大学）
本文通过解析与模拟方法研究偶极耦合纳米磁体链的磁化弛豫，提出弛豫速率闭式解和双指数公式，揭示场控的均匀翻转至边缘成核的交叉机制。
2026-10-01 cond-mat.mes-hall
Magnetization ground state and reversal modes of magnetic nanotori
在这项工作中，通过微磁学模拟，我们研究了环形纳米磁体的磁性。得到了不同环半径和极半径长宽比下的磁化基态。磁滞曲线也得到了，证明存在两个反转模式取决于几何形状：涡旋模式和相干旋转。环形和圆柱形纳米颗粒之间的比较已经进行证明，nanotori可以容纳一个漩涡的基态为较小的体积比圆柱形纳米环。这一点很重要，因为如果将涡旋用作信息位，则纳米环面允许更高密度的数据存储。
2016-03-24 cond-mat.mes-hall
Magnetic vortex writing and local reversal seeding in artificial spin-vortex ice via all-optical and surface-probe control
本研究提出全光学和表面探针方法实现人工自旋涡冰中无场磁涡旋写入，支持单/双涡旋态，并用于可编程播种雪崩反转，拓展纳米磁性控制与应用。
2025-05-22 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall
Phenomenological theory of magnetization reversal in nanosystems with competing anisotropies
在纳米磁性系统中，内禀磁各向异性和表面/界面诱导磁各向异性之间的相互作用强烈地影响磁化过程。我们发展了一个微磁理论来描述场驱动的纳米磁体与立方和单轴各向异性的重取向。在竞争阶段和伴随的多畴状态的参数的自旋配置计算作为所施加的磁场和磁各向异性的函数。构造的磁相图允许分类不同类型的磁化反转，并提供详细的分析磁性纳米结构的开关过程。计算的孤立畴壁的磁化曲线表明，这种壁的平衡参数是非常敏感的施加磁场和竞争的各向异性的值，可以在很宽的范围内变化。对于具有垂直各向异性的纳米层，条纹畴的几何参数已被计算为偏置场的函数。结果被施加到分析的磁化过程中观察到的各种纳米系统与竞争的各向异性，主要是在稀磁半导体薄膜（Ga，Mn）As。
2008-05-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Classical and quantum magnetisation reversal studied in single nanometer-sized particles and clusters using micro-SQUIDs
综述了介观系统中磁矩量子隧穿实验的最新进展。重点将放在单个纳米粒子的测量上。这些纳米磁体允许人们测试经典和量子行为之间的边界。使用微型SQUID磁强计，等待时间，开关场和电报噪声测量明确显示，足够小的单晶纳米粒子的磁化反转是由一个模型的热激活在一个单一的能量障碍。绝缘BaFeO纳米粒子的结果显示出强烈的偏差，从这个模型低于0.4 K，同意在低耗散制度的宏观量子隧穿理论。
1999-12-07 cond-mat.mes-hall
Chiral switching and dynamic barrier reductions in artificial square ice
集体动力学光刻定义的人工自旋冰提供了深刻的见解新兴的相关性和相变的几何挫折伊辛自旋系统。它们的时间和空间演变经常使用动力学蒙特卡罗模拟来模拟，该模拟依赖于开关势垒的精确知识来获得与实验观察一致的预测结果。然而，在许多情况下，势垒仅来自简化的假设，并且没有考虑纳米磁性开关的完整物理图像。在这里，我们描述了如何通过准相干旋转逆转的纳米磁体的即时磁环境可以诱导顺时针和逆时针开关通道具有不同的势垒能量。这种障碍分裂手性反转通道可以是相当大的，作为字符串方法的微磁模拟显示，是相关的人工自旋冰系统的交换-以及静磁-占主导地位的单位。由于势垒分裂（以及由于非均匀反转而进一步减少），与平均场预测相比，跃迁速率可以指数地增强几个数量级，特别是在热激发不太可能发生的罕见开关事件的限制下。这导致显著更快的弛豫时间尺度和修改的空间相关性。因此，我们的研究结果是不可或缺的重要性，以实现现实的动力学蒙特卡罗模拟新兴的相关性在人工自旋系统，磁振子晶体，或纳米磁逻辑电路的演变。
2020-10-21 cond-mat.mes-hall
Reliable spin-transfer torque driven precessional magnetization reversal with an adiabatically decaying pulse
我们表明，一个缓慢衰减的电流脉冲可以导致几乎确定性的进动开关的存在噪声。我们考虑双轴宏自旋，与易轴在平面内和难轴出平面，典型的薄膜纳米磁体图案化成不对称的形状。面外旋进磁化轨道的激励与自旋极化垂直于膜平面的分量的电流脉冲。通过数值积分的随机Landau-Lifshitz-Gilbert-Slonczewski方程，我们表明，热噪声导致强退相的磁化轨道。然而，磁性地减小的脉冲幅度压倒性地导致磁化反转，最终状态为{ \em only}取决于脉冲极性，而不取决于脉冲幅度。我们开发了一个分析模型来解释这种现象，并确定绝热磁化弛豫所需的脉冲衰减时间，从而旋进磁化切换。
2016-01-11 cond-mat.mes-hall
Skyrmion mediated voltage controlled switching of ferromagnets for reliable and energy efficient 2-terminal memory
我们提出了一种两端纳米磁性存储元件的基础上采用单极电压脉冲，修改系统的垂直各向异性的垂直磁化纳米磁体的磁化反转。我们的工作表明，存在的Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskiii-Moriya Interaction，Dzyaloshinski-Moriya Interaction）可以创建磁化反转的替代路线，从而避免了需要利用旋进磁化动力学以及偏置磁场，这些都是在传统的基于电压控制的磁各向异性（VCMA）的垂直磁化切换中采用的。我们与广泛的微磁模拟，在热噪声的存在下，所提出的skyrmion介导的VCMA开关机制是强大的，在室温下，导致极低的错误切换，同时也可能是1-2个数量级的能源效率比最先进的自旋转移矩（STT）为基础的开关。
2017-07-25 cond-mat.mes-hall physics.app-ph
Energy dissipation and switching delay in stress-induced switching of multiferroic devices in the presence of thermal fluctuations
已知利用电压产生的应力切换形状各向异性的2相多铁性纳米磁体的磁化在0 K温度下耗散非常少的能量（对于$\sim$ 0.5 ns的切换时间，$<$ 1 aJ）。在这里，我们通过求解随机Landau-Lifshitz-Gilbert方程表明，在{\it室温}下，开关可以在小于1 ns的时间内以$\sim$ 100%的概率进行，同时耗散小于2 aJ。这使得基于应力诱导磁反转的纳米磁逻辑和存储器系统成为现存最节能的计算硬件之一。我们还研究了能量耗散，开关延迟，和开关所需的临界应力的依赖关系，在该应力斜升或斜降的速率。
2011-11-26 cond-mat.mes-hall
Topological phase transitions and Berry-phase hysteresis in exchange-coupled nanomagnets
磁性材料中的拓扑相位对霍尔效应产生了量子化的贡献，称为拓扑霍尔效应，这通常是由skyrmion引起的，每个skyrmion都会产生一个磁通量量子h/e。控制和理解纳米结构材料中的拓扑性质是基础科学和技术应用，特别是自旋电子学中的巨大兴趣的主题。本文对平均粒径为13.7 nm的交换耦合钴纳米粒子的电子输运性质和自旋结构进行了实验和理论研究。磁性和霍尔效应测量识别交换耦合的钴纳米颗粒中的拓扑相变，并用于发现拓扑霍尔效应中的一种定性的新型滞后，即贝里相位滞后。微磁学模拟揭示了拓扑霍尔效应的起源，即手征畴，畴壁手征由整数Skyrmion数量化。这些自旋结构不同于B20晶体和多层薄膜中由于DzyaloshinskiiiMoriya相互作用而形成的Skyrmions，也不同于交换耦合钴纳米颗粒中由于协同磁化反转而形成的Skyrmions。一个分析模型的发展，以解释基本的物理贝里相位滞后，这是惊人的不同，从标志性的磁滞，并构成了一个方面的21世纪重塑我们的自然观在物理，化学，数学和材料科学的边界。
2022-10-25 cond-mat.mes-hall
Theory of Spin Torque in a nanomagnet
我们提出了一个完整的理论自旋力矩现象的超小纳米磁体耦合到非共线铁磁电极通过隧道结。该模型系统可以用一个简单的微观模型来描述，该模型捕捉了自旋电子学的许多物理效应特征：隧穿磁阻、本征和输运诱导的磁弛豫、电流诱导的磁化反转和自旋积累。在相同的基础上处理的磁性和运输自由度，我们到达一个封闭的方程的磁化强度的时间演化。该方程非常接近自旋阀结构中使用的Landau-Lifshitz-Gilbert方程。我们讨论了如何存在的库仑阻塞现象和离散化的单体谱给出了一些额外的功能，电流感应自旋力矩。取决于制度，耦合到电极引起的动态可以被视为自旋扭矩或作为一个松弛过程。除了稳定均匀自旋进动状态的可能性，我们发现，该系统是高度滞后的：多达三个不同的磁状态可以同时稳定在一个区域的参数空间（磁场和偏置电压）。我们还讨论了如何磁阻可以用来提供额外的信息的非平衡峰存在于纳米磁体光谱实验。
2005-12-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Single-molecule Nanomagnets
单分子磁体横跨经典和量子力学世界，展示了许多迷人的现象。它们可能在信息存储和量子计算方面具有重要的技术应用。我们回顾了两种典型的分子纳米磁体，Mn_12-acetate和Fe_8的物理性质：每个都表现为刚性，自旋10物体，并表现出上下方向之间的隧穿。随着温度的降低，自旋反转过程从热激活演化为纯量子隧穿。在低温下，发生磁雪崩，其中整个样品的磁化迅速反转。我们讨论了破缺场在驱动隧穿和产生Berry相位干涉中的重要作用。最近的实验进展表明，量子相干性可以在足以允许执行有意义数量的量子计算操作的时间尺度上保持。人们正在努力创造单分子层，并处理和操纵单个分子。
2010-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Collective ferromagnetism of artificial square spin ice
研究了大面积坡莫合金人工正方形自旋冰阵的总磁矩随温度和磁场的变化关系。的温度依赖性和滞后行为是一致的相干磁化反转中预期的Stoner-Wohlfarth模型，具有明显的偏差，由于在小的晶格间距岛间的相互作用。通过微磁学模拟，我们探讨了这种行为，并证明了偏差的结果越来越复杂的磁化反转在小的晶格间距，岛间相互作用引起的，并严重依赖于岛的形状的细节。这些结果建立了新的手段来调整人工自旋冰结构和其他相互作用的纳米磁体系统，如图案化的磁介质的物理特性。
2022-06-28 cond-mat.mes-hall
